许多关于紫外线测量的商业文献都是针对最终用户的，并解决了诸如过程监控、基准测试和紫外线固化问题的故障排除等问题。然而，另一个重要的测量对象是紫外线化学和设备的供应商，他们必须与最终用户就工艺规范进行清楚的沟通。当最终用户经常关注UV测量的变化时，供应商经常试图传达一些绝对测量值。这篇由两部分组成的文章试图帮助弥合实验室和生产线之间的差距。
本文第一部分讨论了波长、峰值辐照度和能量密度(剂量)的基本参数及其在固化过程中的作用。我们还介绍了一些与强度测量的准确性和重复性有关的概念，如带通滤波、余弦响应、日晒和温度稳定性。我们总结了撰写综合固化规范的一些指导方针。在第二部分中，我们将讨论有关能量密度测量的一些问题，灯光学对测量，校准的影响，并在选择测量仪器时提出一些建议。
能量密度测量与误差来源
测量能量密度或“剂量”与辐照度密切相关，因为能量密度测量涉及与辐照度测量直接相关的计算。因此，测量辐照度的任何误差必然会在剂量计算中产生相应的误差。也就是说，能量密度的某些方面是独立于辐照度测量的。采样率
测量紫外线能量密度通常是通过进行一系列连续的强度测量并将它们相加来实现的。
这个概念是初等积分学中常见的基本概念。能量密度是强度随时间变化曲线下的“面积”。切片越细，我们对总能量密度的估计就越准确。这当然是辐射计采样速度的函数。
当您考虑到许多uv固化过程以非常高的速度进行时，采样率的重要性就被放大了，并且测量它们需要注意这一事实。考虑一下，如果把一个紫外线积分辐射计放在一个传送带上，在固定的灯下移动，会发生什么。例如，假设灯的轮廓如表1所示。在这个例子中，我们假设灯的有效照明宽度为2.5英寸(一些高度聚焦的系统窄至1英寸)。
现在考虑在不同的采样率下可以采集多少样本。一个缓慢的采样速率，比如每秒25个样本，意味着在每分钟10英尺的传送带上收集了31个样本。但是在200 fpm的传送带上，当辐射计在发光的“窗口”内时，只能进行一次测量。这种测量有用的可能性有多大?
通过类比，在更快的线速度下，需要更快的电动驱动快门速度。今天的辐射计提供每秒2048个或更多的采样率。在线速度为200 fpm时，这意味着在我们示例中使用的2英寸短窗口中采集了超过120个样本。这种采样率允许一个准确的图像的真实峰值辐照度和能量密度。曲线下的切片非常精细，可以提供精确的测量。通常最好的做法是以较慢的速度读取读数，然后推断出数值。
另一个受采样率影响的应用是闪光灯的新兴使用，如氙气紫外线源。不像一个连续的紫外线源，如照相机闪光灯，这些光源提供一个非常高，但非常短暂的紫外线爆发。这些灯的脉冲速度非常快，在每秒100-120次的范围内(图1)。
这对测量提出了两个要求:非常快速的数据采集和处理瞬时能量峰值的能力。由于传统辐射计会严重低估这些脉冲灯的输出，因此已经专门设计了测量这些光源的装置。
许多测量设备都有一个阈值，或“触发点”，在那里它们开始收集数据。在集成必须存储大量数据的辐射计时，一个阈值确保内存为实际数据保留。阈值还可以防止测量来自窗户、荧光灯或反射光的杂散紫外线，这些都不是固化过程的一部分。
精度，精密度和校准
为了信任我们的测量，我们不仅要了解变化的原因，还要了解可能发生的变化。如果在相同的条件下正确使用，设计良好的辐射计具有很高的精度或可重复性。但这些设备的准确性可能会随着时间和测试条件的变化而变化。根据建筑质量和工程设计的不同，来自不同制造商的不同辐射计之间的读数会有很大差异。我们已经看到了光学堆栈和带通滤波器的选择如何对同一源产生不同的测量结果。
随着时间的推移，电子电路和光元件都会发生变化。如果持续暴露在紫外线下或暴露在非常高强度的光源下，会加速光学组件的日晒，则变化可能会被夸大。
虽然可重复或精确的设备可能足以满足对相对测量和工艺变化感兴趣的最终用户，但供应商需要更多地注意准确性。在许多宽带辐射计使用的宽动态范围内，±10%的精度被认为是非常好的。有些仪器通常在±5%左右提供更好的精度。因此，对于1.2瓦/平方厘米的读数，实际的辐照度很可能是1.08到1.32瓦。
为确保准确度，辐射计应定期校准，每年不少于一次，如果持续或高强度暴露于源或其他原因怀疑仪器受到冲击，则应多次校准。在重新校准之间，应注意适当的维护，遵守温度限制和光学表面的护理。
大多数信誉良好的供应商都提供与nist可跟踪源绑定的校准证书。如果您的辐射计通常使用特定的光源，如铁添加剂灯或395 nm LED，您应该将此信息告知辐射计供应商，以便他们可以使用类似的紫外线源校准，以获得更高的精度。
选择辐射计
希望前面的讨论已经指出了辐射计使用的一些技术方面，并阐明了器件的光学、采样率、阈值设置、温度稳定性和精度等特性。目前的技术提供了现场使用的信息实时显示和数据下载功能，以供以后分析(图4)。然而，也有一些实际的考虑要牢记在心。1.使用你的客户也可能使用的设备。用一种只有你自己的实验室化学家才能使用的仪器来指定固化值并没有什么好处。虽然一些实验室设备可能在实验室工作中提供有吸引力的功能或精度，但在流行的现场工具上进行二次测量将受到客户和技术支持的赞赏。规格，特别是在紫外线测量中，非常依赖于设备。一些价格合理、坚固耐用、易于使用的辐射计在核电站很受欢迎，应该提供这些仪器的测量数据。
因此，对于刚接触UV的客户，您对使用哪种仪器的指导将是有帮助的，也有助于沟通和简化故障排除。
2.考虑最适合应用的传感器类型。带式辐射计适用于广泛的应用，但有时对于一些需要微型设备或探头式传感器的应用来说太大了。
有些型号是为多个灯系统设计的，因为它们可以在一条线上显示每个灯的紫外线辐照度和能量密度，以便进行诊断。最近在通信架构和小型化方面的进步导致了创新系统，例如允许多个传感器定位在复杂的3D部件上，并将数据报告给中央数据收集单元进行报告。
4.服务和支持是重要的，因为即使是一个伟大的仪器也需要重新校准和服务。与在行业中有深度知识和跟踪记录的供应商合作。
总结
就像一个老笑话说的，“有些人使用统计数据就像一个醉汉使用灯柱，更多的是为了支撑而不是照明。”想象一下，如果公式是用不可复制的工具用不确定的单位表示的。只是“在一点点单体中加入一些光引发剂，然后混合一段时间”不会产生可靠的涂层，而且在固化规格上玩快玩输也不会为植物提供太多的照明。本文研究了构成UV固化的波长、峰值辐照度和能量密度的参数，以及与测量它们相关的一些常见问题。我们的目标是创建一种语言，可以用来讨论整个供应链的流程，并提供一种方法来在现场重现实验室中所做的工作，并在必要时进行故障排除。为此，正确选择、使用和维护紫外线测量工具对于记录、交流和再现紫外线固化过程至关重要。br >
致谢:作者希望感谢弗吉尼亚州斯特林EIT仪器市场的Jim Raymont的帮助，感谢他对本文的许多贡献。可以通过jraymont@eitinc.com或703/478.0700与吉姆联系。联系作者PMillsOH@aol.com或访问www.eitinc.com。
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